JP2000295639A - 固体撮像素子検査用照明装置及びそれに用いる調整工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カバーガラスに付着しているごみを確実に、
表裏区別して検出できる固体撮像素子検査用照明装置を
提供する。 【解決手段】 １つの垂直照明光学系と複数の斜光照明
光学系が設けられ、各照明光学系においては、光源１０
からの光をレンズ系１１によってケーラー照明として、
レンズ系１１の後焦点位置に置かれた被検固体撮像素子
面を照射している。斜光照明光学系は照射角度が可変と
されている。固体撮像素子に欠陥がある場合は、斜光照
明光学系の照射角度を変化させても、出力が異常な素子
は変化しないが、カバーガラスに付着したごみの影は、
斜光照明光学系の照射角度を変化させるとその位置が変
化し、出力が異常な素子が変わるので、固体撮像素子の
以上と、カバーガラスに付着したごみとを区別して検出
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を検
査するための照明装置及びそれに用いる調整工具に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子は、２次元光学センサーと
して広い分野で使用されてきたが、近年、電子カメラの
普及に伴って画素数の大きなものが実用化され、200万
画素を超えるようなものも使用されるようになってきて
いる。また、単位画素の素子が受光する光の量をできる
だけ大きくしたり、受光方向を特定方向とするために、
前面にマイクロレンズを持ったものも実用化されてい
る。

【０００３】このような固体撮像素子の製造ラインにお
いては、全ての単位画素の素子に欠陥がないことを検査
する必要がある。この検査は、固体撮像素子を均一な照
明光で垂直方向から照明し、各素子からの出力が規定値
になっているかどうかを調べることにより行われてき
た。その照明装置の例を図９に示す。

【０００４】光源１０から出た光を、コレクターレンズ
１４を用いてフライアイインテグレータ１５へ入射させ
る。フライアイインテグレータ１５の出口には、光源像
が有効なフライアイレンズの数だけできている。この光
源像をコンデンサーレンズ１６の前側焦点位置に位置さ
せることにより、コンデンサーレンズ１６によるケーラ
ー照明として照射面（固体撮像素子面）１７を照明す
る。照射面１７はコンデンサーレンズ１６の後側焦点位
置に位置するように配置され、これにより照明光をテレ
セントリックなものとしている。すなわち、照明均一性
を良くするために、ケーラー照明法とフライアイインテ
グレータ１５を用いている。

【０００５】固体撮像素子単体の検査は、以上のような
方法で行われるが、固体撮像素子をパッケージングした
後は、受光面の前にカバーガラスが設けられる。このカ
バーガラスにごみが付着していると撮像に悪影響を及ぼ
すので、カバーガラスの装着後に改めて検査を行ってい
る。この検査も、垂直照明光により固体撮像素子を照射
し、その出力を測定することにより行われる。

【０００６】このとき、ごみと固体撮像素子の欠陥とを
区別するために、照明光学系のＦ値を変化させながら検
査を行っている。Ｆ値を明るく（小さく）すると光学系
の焦点深度が浅くなるため、受光面上には無いごみの像
がぼける。これに対し、固体撮像素子の欠陥である場合
にはぼけが生じないので、ぼけが生じるか生じないか
で、カバーガラスに付着しているごみか、固体撮像素子
の欠陥かを判定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この検
査のために必要な小さいＦ値を得るためには、光学系の
レンズの構成枚数を増やす必要があるためコストがかか
り、かつ、レンズの外径が大きくなるという問題があっ
た。さらに、このごみ検査方法では、カバーガラスに付
着しているごみが、カバーガラスの表面に付着している
か裏面に付着しているかの判定ができないという問題も
あった。

【０００８】さらに、最近の固体撮像素子においては、
表面に設けられたマイクロレンズにより、入射方向を斜
め方向に制限したものがある。このような固体撮像素子
に対しても照射光を入射させるためには、非常に小さな
Ｆ値を有する照明光学系を必要とし、事実上、このよう
な光学系を設計することが不可能であるという問題点も
あった。

【０００９】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、照明光学系のＦ値を小さくしなくて
も、カバーガラスに付着しているごみを確実に、表裏区
別して検出できる固体撮像素子検査用照明装置を提供す
ることを課題とし、あわせて、表面に設けられたマイク
ロレンズにより入射方向を斜め方向に制限した固体撮像
素子の検査を可能とするような固体撮像素子検査用照明
装置を提供することを課題とする。さらに、これに加え
て、このような固体撮像素子検査用照明装置の調整に使
用するための調整工具を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、光軸が被検固体撮像素子に垂直である
照明（垂直照明）光学系と、光軸が被検固体撮像素子に
対して傾いている照明（斜光照明）光学系とを有してな
り、前記斜光照明光学系の照明角度（入射角）が可変と
されていることを特徴とする固体撮像素子検査用照明装
置（請求項１）である。

【００１１】本手段においては、従来と同様の垂直照明
光学系の他に、照明角度が可変な斜光照明光学系を有す
る。斜光照明光学系の照明角度を変えて固体撮像素子を
照射すると、カバーガラスに付着しているごみの影が移
動する。よって、出力の小さい（暗い）素子があった場
合、斜光照明光学系の照明角度を変えても、出力の小さ
い（暗い）素子が変らなければ当該固体撮像素子の欠陥
であり、出力の小さい（暗い）素子が変化すれば、カバ
ーガラスに付着したごみの影の影響であることが分か
る。また、照明角度を所定角度変えたときのごみの影の
移動量によって、カバーガラスの表面に付着したごみ
か、裏面に付着したごみかが判別できる。

【００１２】さらに、斜光照明光学系の照明角度（入射
角）を大きく変化させることができるので、表面に設け
られたマイクロレンズにより入射方向を斜め方向に制限
した固体撮像素子に対しても、当該斜め方向から光を照
射することができ、固体撮像素子自身の検査を確実に実
施することができる。

【００１３】なお、本手段（請求項１）において、斜光
照明光学系の照明角度が可変とされているとは、１ユニ
ットの照明装置が移動することによって照明角度を可変
とするような構成のみでなく、異なった照明角度を有す
る複数ユニットの照明装置を切り換えて照明角度を変化
させるような構成をも含むものである。また、本手段
（請求項１）には、照明角度を変えると共に、被検固体
撮像素子に垂直な軸の周りに斜光照明光学系を回転さ
せ、被検固体撮像素子の撮像面に平行な面に投影した場
合に、360°の照射方向から照射光を照射するようなも
のも含まれる。

【００１４】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、斜光照明光学系が、被検固体
撮像素子の撮像面に平行な面に投影した場合に、ほぼ90
°おきに配置された４個の照明光学系を有することを特
徴とするもの（請求項２）である。

【００１５】前述のように、被検固体撮像素子に垂直な
軸の周りに、斜光照明光学系を回転させ、360°の方向
から斜め照射光を照射するようにすれば、固体撮像素子
の検査装置としては完全なものとすることができるが、
機構が複雑になり、かつ、照明角度を変えながら回転さ
せなければならないので、検査に時間がかかるという問
題点がある。

【００１６】本手段においては、斜光照明光学系が、ほ
ぼ90°おきに配置された４個の照明光学系を有するの
で、前記のような装置ほど厳密な検査はできないが、一
応斜め照射光がほぼ直角な４方向から入射するので、固
体撮像素子の単位素子にもれなく光を入射することがで
きる。

【００１７】また、後に発明の実施の形態の欄で説明す
るように、４方向から照射を行っているので、照明角度
を変えたときに、ごみの影が撮像素子面から外れてしま
うことがなく、また、カバーガラスの裏面に付着してい
るごみのかげは、動きが小さくても、照明角度の増大に
伴って大きくなったように見えるので、ごみの検出を確
実に実施することができる。

【００１８】なお、「ほぼ90°」とは、厳密に90°であ
る必要はなく、おおよそ前後左右の４方向から照射すれ
ば十分であることを意味するものであり、検査される固
体撮像素子の構造や、検査に要求される精度によって、
許容範囲は当業者が容易に決定できるものである。

【００１９】なお、本手段（請求項２）の範囲には、前
記４個の斜光照明光学系に加えて、さらに別の斜光照明
光学系を有するものが含まれる。斜光照明光学系の数を
増加させればさせるほど、費用はかかるが厳密な検査を
行うことができる。

【００２０】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段であって、前記垂直照明
光学系及び斜光照明光学系のうち少なくとも１つが、照
明用レンズと、当該照明用レンズの一方の焦点位置に出
口を有する光ファイバーとを有してなり、被検固体撮像
素子は、前記照明用レンズの他方の焦点位置に配置され
るようにされていることを特徴とするもの（請求項３）
である。

【００２１】本手段においては、従来用いられているフ
ライアイインテグレーターの代わりに、１本又は複数本
の光ファイバーを使用し、それによって光源から光を導
いてその端面を擬似光源とするようになっている。そし
て、照明用レンズの一方の焦点位置に光ファイバーの出
口を位置させ、被検固体撮像素子を照明用レンズの他方
の焦点位置に位置させることにより、テレセン性を有す
るケーラー照明を実現している。

【００２２】特に、斜光照明光学系をこのような構成と
することにより、照明角度を変えるときに光源を移動さ
せる必要がなくなるので、機器の構成が簡単になる。ま
た、バンドル径の小さい光ファイバーを使用することに
より、照明光のＦ値が大きくなるので、斜め照射の際の
照明の均一性を上げることができる。さらに、１つの光
源で複数の光ファイバーへ光を入射させるようにすれ
ば、複数の照明光学系において光源を共用することがで
きる。

【００２３】なお、「垂直照明光学系及び斜光照明光学
系のうち少なくとも１つ」とは、斜光照明光学系が複数
の照明装置から成り立っている場合には、これら複数の
内少なくともひとつが前記光ファイバーを用いた構成を
有していれば足り、必ずしも、斜光照明光学系の全照明
装置がこうした構成を有することを要しないことを意味
する。

【００２４】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第１の手段から第３の手段のうちいずれかにおける
斜光照明光学系を調整するために用いる調整工具であっ
て、ピンホールと、当該ピンホールを通過した光を受光
するレンズと、当該レンズを通過した光を受光するスク
リーン又は受光素子とを有してなることを特徴とする調
整工具（請求項４）である。

【００２５】本手段を使用するときは、ピンホールを被
検固体撮像素子の表面に対応する位置に位置させ、ピン
ホールを通過する照射光をレンズにより受光して、スク
リーン上に導く。理想的には、レンズの前焦点をピンホ
ール位置に一致されておき、レンズを通って平行になっ
た光をスクリーン又は受光素子に導く。そして、スクリ
ーンに投影された照射光の像、又は受光素子の出力を見
ながら照明光学系の位置を調整することにより、簡単に
照明光学系の位置合わせが可能となる。

【００２６】また、ピンホールの位置を、被検固体撮像
素子の各部分に対応する位置に移動させて、照射光の像
の変化を見ることにより、テレセン性が十分であるかど
うかを確認することもできる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１
例を示す図である。図１において、１０は光源、１１は
レンズ系、１２は被検固体撮像素子、１３はレンズ系に
おける１つの擬似光源のＦ値に対応する角度である。な
お、以下の図においては、同じ構成要素には同じ符号を
付して重なる説明を省略する。

【００２８】図１におけるレンズ系１１は、図９に示し
たレンズ系と同じ構成となっている。すなわち、図９を
再び参照して説明すると、光源１０から出た光を、コレ
クターレンズ１４を用いてフライアイインテグレータ１
５へ入射させる。フライアイインテグレータ１５の出口
には光源像が有効なフライアイレンズの数だけできてい
る。この光源像をコンデンサーレンズ１６の前側焦点位
置に位置させることにより、コンデンサーレンズ１６に
よるケーラー照明として照射面（固体撮像素子面）１７
を照明する。照射面１７はコンデンサーレンズ１６の後
側焦点位置に位置するように配置され、これにより照明
光のテレセン性を確保している。すなわち、照明均一性
を良くするために、ケーラー照明法とフライアイインテ
グレータ１５を用いている。

【００２９】図１においては、１つの垂直照明光学系
と、２つの斜光照明光学系が示されている。なお、垂直
照明光学系の光軸を中心として、紙面に垂直な方向に切
断した断面図も図１と同じようになっている。すなわ
ち、斜光照明光学系は、平面図において90°おきに４個
設けられている。垂直照明光学系と斜光照明光学系は、
光学系自体としては同じものであるが、各斜光照明光学
系においては、その光軸が垂直照明光学系の光軸となす
角度ωが可変とされ、それにより、斜光照明の照明角度
が可変とされている。各斜光照明光学系の光軸と垂直照
明光学系の光軸は１点で交わり、その点が、被検固体撮
像素子１２表面の中心にくるようにされている。

【００３０】斜光照明した場合、照明エリアは照明方向
に1/cosωだけ拡がるが、照明光がテレセン光であり、
かつ、１つの擬似光源のＦ値に対応する角度１３が小さ
い（焦点深度が深い）場合ならば、垂直照明に比べて照
射強度が減少するだけで、照明均一性の悪化にはほとん
ど寄与しない。

【００３１】図２は、斜光照明光学系の照明角度を変化
させることにより、カバーガラスに付着したごみを検出
可能なことを説明するための図である。図２において、
３０はカバーガラス、３１はカバーガラス３０の表面に
付着したごみ、３２はカバーガラス３０の裏面に付着し
たごみである。

【００３２】裏面のごみ３２の影は、斜光照明光学系の
傾斜角（照明角度）ωと、カバーガラス３０と非検固体
撮像素子１２の隙間の間隔ｄ２とに応じて移動距離ｘ２
が変化し、表面のごみの影は、斜光照明光学系の照明角
度ωと、カバーガラス３０の厚さｄ１及び前記ｄ２とに
応じて移動距離ｘ１が変化する。すなわち、カバーガラ
ス３０の屈折率をｎとすると x1 = d1*tan{sin^-1(sinω/n)}+x2 x2 ＝ d2*tanω で表される。

【００３３】表１は照明角度ω、カバーガラスの厚さｄ
１（屈折率は一定でｎ＝1.5としている）及び間隔ｄ２
の値を変えたときの移動距離ｘ１、ｘ２を示している。

【００３４】非検固体撮像素子１２上の１つの画素が壊
れている場合、この画素に対応する撮像画像上の欠損が
現れるが、これはごみと判別がつかない。しかし、この
撮像画像上の欠損は照明角度ωを変えても位置は変化し
ないのに対し、ごみの場合はその影の位置が移動するの
で、本発明では判別が可能になる。

【００３５】

【表１】

【００３６】図３に、垂直照明、斜光照明に対し、ごみ
の影が非検固体撮像素子１２の撮像上にどのように現れ
るかを示す。斜光照明光学系が１つの場合は１方向の移
動のみになり、表面のごみ３１の影は移動量が大きいた
め判別がしやすいが、裏面のごみ３２の影は移動量が少
ないため判別がしにくくなる。また、非検固体撮像素子
１２の端にごみがある場合、移動によりごみが撮像され
なくなることがある。

【００３７】これを改善するために、図１に示す実施の
形態においては、４方向からの斜光照明を用いている。
４方向からの斜光照明の場合、図３にあるように、裏面
のごみ３２の影は移動により大きくなったように判断さ
れる。また、非検固体撮像素子１２の端にあるごみの像
が撮像範囲から無くなることがないため、非検固体撮像
素子１２の撮像範囲すべてのごみを判断することが可能
となる。

【００３８】さらに、図１に示す実施の形態において
は、照明角度ωが可変であるので、特殊なマイクロレン
ズを持ち、垂直照明では光の「けられ」が起こるような
固体撮像素子においても、「けられ」が発生しない方向
から光を入射させることができ、全素子の検査を行うこ
とができる。また、光源にカラーフィルタ、光量調節フ
ィルタ、シャッタ等を付けることで、同時に色や光量等
の制御が可能になる。

【００３９】前述したように、図１に示した実施の形態
においては、レンズ系１１に図９に示したフライアイイ
ンテグレーター１５を用いている。フライアイインテグ
レーター１５は、ロッド状のガラス等の透明体を多数束
ねたものからなり、各々のロッド状の透明体は、入側と
出側の断面が凸状になっていて、入側から入射した光が
レンズ作用により出側断面に点状に結像するようにされ
ている。また、特開平１−２９５２１５号公報等に記載
されているような、内面反射可能な複数の側面を有し、
この内面反射によって複数の光源を形成するロッドイン
テグレーターを、フライアイインテグレーターの代わり
に用いてもよい。

【００４０】このようにして、多数の点光源を作り出す
ことにより照明の均一性を上げているが、照明の均一性
がそれほど要求されない場合は、１本のロッドレンズを
使用して１つの点光源を作り出してもよく、さらには、
ロッドの端面を平面として、ロッドの端面の広がりを有
する面状光源を使用するようにしてもよい。

【００４１】ある程度の均一性で良い場合には、さら
に、図４に示すように、レンズ系１１を、光ファイバー
を使用して構成することができる。図４において、１８
は光ファイバーである。すなわち、光源１０からの光を
光ファイバー１８により導き、光ファイバー１８の出口
をコンデンサーレンズ１６の前側焦点位置に配置して構
成する。これにより、光ファイバー１８の出口を擬似光
源とし、テレセン性を有するケーラー照明が実現でき
る。この構成により、図４にある光源１０、コレクター
レンズ１４及びフライアイインテグレータ１５が、光フ
ァイバー１８及びこの光ファイバーに光を入射するラン
プハウスで置き換えられる。

【００４２】図１における照明光学系においては、光源
１０とレンズ系１１が一体となって回動するが、この光
ファイバー１８を利用した照明光学系ならば光源１０は
移動しなくてよく、しかも、大きなレンズ系１１に代え
て、光ファイバー１６とコンデンサーレンズ１６のみを
回動させればよいというメリットがある。

【００４３】図４に示す照明光学系においては、照明光
のＦ値は光ファイバー１８の出口径φFiberで決まり、
φFiberはあまり大きくはできないので、Ｆ値は小さく
できない。しかし、本発明では、Ｆ値が大きいほど、斜
光照明した場合、照明均一性が良くなるので、明るさが
問題とならない場合には、図４に示すような照明光学系
を使用することが好ましい。

【００４４】なお、図４においては、１本の光ファイバ
ーを用いているが、複数の光ファイバーを束にして用
い、これによりフライアイインテグレーターと同様の、
擬似複数光源とすることも可能である。

【００４５】図５は斜光照明を実際に配置した場合、被
検固体撮像素子１２上の１点に、どのような光束が入る
かを断面図として示した図である。図５において、１９
は照明光の中抜け部、２０は擬似Ｆ値に対応する角度を
示す。図５においては、斜光照明が左右にそれぞれωの
角度からで照射されているため、疑似Ｆ値は、 Ｆ＝ 1/(2sinω) となり非常に小さなものとなる。しかし、１つ１つの照
明光学系の口径は小さいため１９で示される範囲が中抜
けした中抜け光束となっている。図９の照明光学系で考
えた場合、フライアイインテグレータ１５の出口側の径
すなわちコンデンサーレンズ１６の瞳径をφFlyeye、コ
ンデンサーレンズ１６の焦点距離をｆとすると、照明光
のＦ値は Ｆ’＝ｆ/φFlyeye となる。コンデンサーレンズ１６の外径φlensは照明範
囲によるが、必要な均一照明範囲をΦとすると、 φlens＝Φ+2f*tan[sin^-1{(1/(2F')}]≒Φ+2f/F' 以上の大きさがあればよい。しかし、通常は光源から出
る光に配光特性があるため、照明中心よりも周辺の光量
が減光する。よって、φlensは上記式よりも多少大きな
値が必要である。この対策として、レンズの歪曲収差に
負の値を初めから持たせて、照度均一性を良くすること
が好ましい。

【００４６】図４に示す光ファイバー照明系の場合、コ
ンデンサーレンズの外径を決定するためには、光ファイ
バーの出口径がφFiberで表されるとすると、前記式の
φFlyeyeをφFiberに置き換えればよい。

【００４７】図６は、斜光照明光学系を４つ配置し、照
明角度ωを可変にした場合に得られる疑似Ｆ値と集光光
束の中抜け状況を示した図である。図６において、４０
は１つのレンズによるＦ値に対応する立体角を表す円、
４１は最大可変擬似Ｆ値に対応する立体角を表す円、４
２は最小可変擬似Ｆ値に対応する立体角を表す円、４３
はレンズの外径に対応する円、４４は擬似Ｆ値の可変範
囲を示す。

【００４８】この図は、任意の非検固体撮像素子上の点
に集光する光束が入射する角度を、非検撮像素子面に垂
直な方向を中心として平面状に展開した図であり、面積
が立体角となる。これは、図５の疑似Ｆ値に対応する角
度を示している線（立体的には球面）２０上を覆う球面
スクリーンを置いた場合、どのようにスクリーンが照明
されるかを示した図に対応する。

【００４９】実際の照明は、小円４０に対応する開口角
で行われる。そして、照明角度ωを変えることにより
（擬似Ｆ値を変化させることにより）、この小円は、矢
印で示した線４４上を移動する。破線４３は照明光学系
のレンズ外径を示しておりこの破線が重なる位置にレン
ズを配置することはできない。よって、ωの最小値（及
び最大擬似Ｆ値）は、４２で示される円に対応して決定
される。

【００５０】照明光学系に図４に示す光ファイバー照明
光学系を用いれば、光源を１つにまとめることができ
る。すなわち、光ファイバー用光源から出たファイバー
を４分岐することで同時に４つの光学系に光を入れるこ
とができる。

【００５１】図７は、本発明の他の実施の形態の例を示
す概要図であり、図の書き方は図６と同じである。図７
において、４５は垂直照明のＦ値に対応する立体角を表
す円、４６は第１の斜光照明のＦ値に対応する立体角を
表す円、４７は第２の斜光照明のＦ値に対応する立体角
を表す円、４８は第１の斜光照明の擬似Ｆ値に対応する
立体角を表す円、４９は第２の斜光照明の擬似Ｆ値に対
応する立体角を表す円である。破線は各照明光学系のレ
ンズに対応する円である。

【００５２】この実施の形態は、１個の垂直照明光学系
と８個の斜光照明光学系を有し、各照明光学系は固定と
されている。そして、８個の斜光照明光学系のうち、４
個は第１の斜光照明光学系とされており、円４８に対応
する擬似Ｆ値を持つ位置に配置され、大きな照明角度で
照射を行うようにされている。他の４個は第２の斜光照
明光学系とされており、円４９に対応する擬似Ｆ値を持
つ位置に配置され、小さな照明角度で照射を行うように
されている。

【００５３】この装置において検査を行うには、たとえ
ば、まず、垂直照明光学系で被検固体撮像素子を照射し
てその出力を調べ、次に第１の斜光照明光学系で被検固
体撮像素子を照射してその出力を調べ、続いて第２の斜
光照明光学系で被検固体撮像素子を照射してその出力を
調べる。このようにして、照明光の照明角度を、垂直照
明を含めて３段階に切り換えることにより、被検固体撮
像素子の検査とごみの有無の検査を行うことができる。
この際、ごみの検査は、固定された２段階の照明角度で
行われるため、誤差を生じにくくなるという特徴があ
る。さらに、これに加えて全照明光学系により照明を行
えば、小さなＦ値の照明で検査を行ったと等価な結果が
得られる。

【００５４】この実施の形態においては、斜光照明光学
系の照明角度を切り換えるのに、斜光光学系を移動させ
る必要がないので、複雑な機構を必要とせず、かつ、迅
速な切り換えが可能であるという特長を有する。また、
光源の強度が同じの場合には、照度は照明角度をωとす
るとcosωに比例して小さくなるが、第１の斜光照明光
学系、第２の斜光照明光学系とも照明角度は固定されて
いるため、これに応じて光源の強度を調整しておけば、
いずれの光源を使用する場合でも照度を一定にすること
ができる。

【００５５】図８は斜光照明系の照明角度ωを調整する
ための工具の概要を示す図である。図８において、５０
はコリメートレンズ、５１はピンホール、５２はスクリ
ーン、５３は平行光束、５４は垂直照明光の光点、５５
は斜光照明光の光点である。

【００５６】(a)に示すように、照射面１７に集光した
光をピンホール５１で取り出し、コリメートレンズ５０
で平行光束５３とする。すなわち、ピンホール５１はコ
リメートレンズ５０の焦点位置に設けられている。平行
光束５３は、スクリーン５２に投影される。

【００５７】投影された平行光束５３をスクリーン５２
で確認すると、(b)のように斜光照明光の光点５５が分
かれて見える。このスクリーン上の光点５５の位置を測
定しながら、斜光照明系の照明角度ωを調整することが
可能となる。その際、照明角度ωとスクリーン上の光点
５５の位置ｒ（垂直照明光の光点５４の中心と斜光照明
光の光点５５の中心の距離）が比例するようにレンズに
歪曲収差を持たせることが理想だが、これらが比例して
いなくてもレンズの歪曲収差が分かっていれば、ｒとω
の関係を定めることができるので問題はない。

【００５８】調整は光点の中心位置を基準にするが、白
色光の場合、コリメートレンズ５０で色消しをしていな
いと光点が拡がるため、コリメートレンズ５０の後にフ
ィルターを挿入して波長範囲を制限するとさらに精度が
良くなる。また、斜光照明光学系の照明角度ωが大きい
場合、ピンホール５１を通過する光束の角度も大きくな
るので、これに対応してコリメートレンズ５２のＦ値を
小さくする必要があるが、この場合でも、非球面を用い
たコレクターレンズを用いるとレンズを１枚で構成でき
る。その場合、レンズの歪曲収差が大きいため、照明角
度ωと光点の位置が比例しないが、特に４方向斜光照明
の場合は４方向の斜光角度のバランスをとるのに役立
つ。

【００５９】また、図８においては、スクリーン５２に
投影される光点をみて調整を行っているが、スクリーン
５２の代わりに２次元受光素子（ＣＣＤ、ＰＳＤ等）を
置き、その出力をみて調整を行うこともできる。

【００６０】さらに、この装置を用いて照明光のテレセ
ン性を確認することができる。すなわち、照射面１７の
いろいろな位置にピンホール１７を位置させて測定を行
い、その際に光点５５の位置が変化しなければテレセン
性が良いことが確認できる。逆に、光点５５の位置が変
化する場合にはテレセン性が悪いので、光源とレンズ系
の調整が必要と判断される。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、従来と同様の垂直照明光学
系の他に、照明角度が可変な斜光照明光学系を有するの
で、固体撮像素子自身の欠陥と、カバーガラスに付着し
たごみを区別して判別できると共に、表面に設けられた
マイクロレンズにより入射方向を斜め方向に制限した固
体撮像素子に対しても検査を行うことができる。

【００６２】請求項２に係る発明においては、４方向か
ら照射を行っているので、照明角度を変えたときに、ご
みの影が撮像素子面から外れてしまうことがなく、ま
た、カバーガラスの裏面に付着しているごみのかげは、
動きが小さくても、照明角度の増大に伴って大きくなっ
たように見えるので、ごみの検出を確実に実施すること
ができる。

【００６３】請求項３に係る発明においては、光源から
の光を、光ファイバーを利用して照明用レンズの焦点位
置に導くようにしているので、照明角度を変えるときに
光源を移動させる必要がなくなり、機器の構成が簡単に
なる。また、複数の照明光学系において光源を共用する
ことができる。

【００６４】請求項４に係る発明においては、スクリー
ンに投影された照射光の像、又は受光素子の出力を見な
がら照明光学系の位置を調整することにより、簡単に照
明光学系の位置合わせが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す概要図であ
る。

【図２】斜光照明光学系の照明角度を変化させることに
より、カバーガラスに付着したごみを検出する方法を示
す図である。

【図３】垂直照明、斜光照明に対し、ごみの影が非検固
体撮像素子の撮像上にどのように現れるかを示す図であ
る。

【図４】光ファイバーを使用した照明光学系を示す概要
図である。

【図５】斜光照明を実際に配置した場合、被検固体撮像
素子に入る光束を示した断面図である。

【図６】斜光照明光学系を４つ配置し、照明角度ωを可
変にした場合に得られる疑似Ｆ値と集光光束の中抜け状
況を示した図である。

【図７】本発明の他の実施の形態を示す概要図である。

【図８】斜光照明系の照明角度ωを調整するための工具
の概要を示す図である。

【図９】従来垂直照明に用いられていた照明装置、及び
本発明の実施の形態の１例で用いられる照明装置の概要
を示す図である。

【符号の説明】

１０…光源、１１…レンズ系、１２…被検固体撮像素
子、１３…レンズ系における１つの擬似光源のＦ値に対
応する角度、１４…コレクターレンズ、１５…フライア
イインテグレータ、１６…コンデンサーレンズ、１７…
照射面（固体撮像素子面）、１８…光ファイバー、１９
…照明光の中抜け部、２０…擬似Ｆ値に対応する角度、
３０…カバーガラス、３１…カバーガラスの表面に付着
したごみ、３２…カバーガラスの裏面に付着したごみ、
４０…１つのレンズによるＦ値に対応する立体角を表す
円、４１…最大可変擬似Ｆ値に対応する角度を表す円、
４２…最小可変擬似Ｆ値に対応する角度を表す円、４３
…１つのレンズの外径に対応する円、４４…擬似Ｆ値の
可変範囲、４５…垂直照明のＦ値に対応する立体角を表
す円、４６…第１の斜光照明のＦ値に対応する立体角を
表す円、４７…第２の斜光照明のＦ値に対応する立体角
を表す円、４８…第１の斜光照明の擬似Ｆ値に対応する
立体角を表す円、４９…第２の斜光照明の擬似Ｆ値に対
応する立体角を表す円、５０…コリメートレンズ、５１
…ピンホール、５２…スクリーン、５３…平行光束、５
４…垂直照明光の光点、５５…斜光照明光の光点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA61 AA90 AB01 AB02 BA01 BB07 BB17 BC07 CA03 CA20 4M118 AA09 AA10 AB01 BA03 FA06 FB09 GD02 5C024 AA01 BA00 CA31 DA00 EA00 FA01 FA11 FA17 GA00 HA00 JA00 5C061 BB01 BB05 BB09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸が被検固体撮像素子に垂直である照
   明（垂直照明）光学系と、光軸が被検固体撮像素子に対
   して傾いている照明（斜光照明）光学系とを有してな
   り、前記斜光照明光学系の照明角度（入射角）が可変と
   されていることを特徴とする固体撮像素子検査用照明装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の固体撮像素子検査用照
   明装置であって、斜光照明光学系が、被検固体撮像素子
   の撮像面に平行な面に投影した場合に、ほぼ90°おきに
   配置された４個の照明光学系を有することを特徴とする
   固体撮像素子検査用照明装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の固体撮像
   素子検査用照明装置であって、前記垂直照明光学系及び
   斜光照明光学系のうち少なくとも１つが、照明用レンズ
   と、当該照明用レンズの一方の焦点位置に出口を有する
   光ファイバーとを有してなり、被検固体撮像素子は、前
   記照明用レンズの他方の焦点位置に配置されるようにさ
   れていることを特徴とする固体撮像素子検査用照明装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のうちいずれか１
   項に記載の固体撮像素子検査用照明装置における斜光照
   明光学系を調整するために用いる調整工具であって、ピ
   ンホールと、当該ピンホールを通過した光を受光するレ
   ンズと、当該レンズを通過した光を受光するスクリーン
   又は受光素子とを有してなることを特徴とする調整工
   具。